Relations au sein de l`organisme

Ce que je sais déjà (pp. 88-89 du manuel de l’élève)
Chapitre 1. L’organisme en mouvement
(pp. 91-104 du manuel de l’élève)
Unité 1. La commande du mouvement
Unité 2. La perception de l’environnement
dans la commande du mouvement
Unité 3. Le système nerveux à l’origine
de la commande du mouvement
Chapitre 2. Le système nerveux
et ses perturbations (pp. 105-120 du manuel de l’élève)
Unité 1. Le cerveau, un centre nerveux
Unité 2. Les neurones et la communication nerveuse
Unité 3. Les effets du bruit et de la fatigue
sur le système nerveux
Unité 4. Les effets de l’alcool sur le système nerveux
Atelier. Les effets du cannabis sur le système nerveux
Chapitre 3. Le déclenchement
des transformations du corps à la puberté
(pp. 121-132 manuel de l’élève)
Unité 1. Le déclenchement du développement
des organes reproducteurs
Unité 2. Le déclenchement de l’apparition
des caractères sexuels secondaires
Unité 3. Le déclenchement du cycle de l’utérus
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Cohérence verticale: fiche 11 (cycles 2 et 3).
• La commande du mouvement est assurée par le système
nerveux qui met en relation les organes sensoriels et les muscles.
– Un mouvement peut répondre à une stimulation extérieure, reçue par un
organe sensoriel : le récepteur. Le message nerveux sensitif corres-
pondant est transmis aux centres nerveux (cerveau et moelle épinière) par
un nerf sensitif.
– Les messages nerveux moteurs sont élaborés et transmis par les
centres nerveux et les nerfs moteurs jusqu’aux muscles: les effecteurs
du mouvement.
• Le cerveau est un centre nerveux.
– Perception de l’environnement et commande du mouvement supposent
des communications au sein d’un réseau de cellules nerveuses.
– La cellule nerveuse ou neurone transmet les messages nerveux aux autres
cellules en produisant des messagers chimiques au niveau des synapses.
• Le fonctionnement du système nerveux peut être perturbé dans
certaines situations et par la consommation de certaines
substances.
– Les récepteurs sensoriels peuvent être gravement altérés par des
agressions de l’environnement.
– Les relations entre organes récepteurs et effecteurs peuvent être perturbées :
par la fatigue, par la consommation ou l’abus de certaines substances
modifiant l’action de messagers chimiques au niveau des synapses.
• Les transformations à la puberté sont déclenchées par des
hormones qui assurent une relation entre les organes.
– Une hormone est une substance fabriquée par un organe, libérée dans le
sang et qui agit sur le fonctionnement d’un organe-cible.
– La puberté est due à une augmentation progressive des concentrations
sanguines de certaines hormones fabriquées par le cerveau; elles
déclenchent le développement des testicules et des ovaires.
– Testicules et ovaires libèrent à leur tour d’autres hormones
(testostérone, œstrogènes) qui déclencheront l’apparition des carac-
tères sexuels secondaires.
– Les hormones ovariennes (œstrogènes et progestérone) déterminent
l’état de la couche superficielle de l’utérus.
– La diminution des concentrations sanguines de ces hormones
déclenche les règles.
Relations au sein de l’organisme
P
A
R
T
I
E
P
A
RTIE
C
Notions et contenus du programme Correspondance avec le manuel
Programme officiel: « Relations au sein de l’organisme » (durée conseillée: 12 heures).
•Objectifs scientifiques: « L’étude s’appuie sur l’exemple de l’Homme. Il s’agit: de montrer le rôle du système nerveux
dans la commande du mouvement; de montrer que les relations entre organes au sein de l’organisme sont assurées par voies
nerveuse et hormonale; de montrer le rôle des hormones dans l’apparition des caractères sexuels secondaires au moment de
la puberté et dans le fonctionnement des appareils reproducteurs masculin et féminin; de réaliser des schémas fonctionnels
illustrant les deux modes de relations entre les organes; d’illustrer un mode de communication au niveau cellulaire.»
27
© Belin SVT 4e

1
La commande du mouvement
(pp. 92-93 du manuel de l’élève)
1
L’organisme en mouvement
CHAPITRE
Conseils et suggestions
– Depuis le cycle 3, les élèves savent que les organes
actifs du mouvement sont les muscles et que leur activité
est coordonnée (voir pp. 88-89 du manuel). Il s’agit ici de
rechercher l’origine de la commande du mouvement. Cette
unité peut s’inscrire dans une démarche d’investigation.
– Les doc. 1 à 3 visent à mettre en évidence le rôle de la
moelle épinière et du cerveau (assimilé à l’ensemble de l’en-
céphale) et à les identifier comme étant des centres ner-
veux (leurs caractéristiques seront précisées chapitre 2).
– Précision à propos de l’imagerie fonctionnelle (doc. 3):
l’observation de l’activité cérébrale traduit l’activation de
groupes de neurones en fonction de leurs connexions,
davantage que de leur localisation: les connexions dépen-
dent de la localisation des neurones, mais les aires ne cor-
respondent qu’à une concentration de neurones impliqués
dans une fonction donnée; beaucoup d’autres neurones
sont impliqués dans une même fonction, ce qui explique
que des zones hors aire motrice s’activent ici. Par ailleurs,
une image d'activation est toujours obtenue par un test sta-
tistique qui permet d'évaluer les différences dans le signal
fonctionnel brut entre deux situations comportementales;
on ne peut donc comparer une «image d'activation» au
repos à une «image d'activation» pendant l'exécution
d'une tâche. C’est pourquoi, pour mettre en évidence l’inter-
vention du cerveau, «réaliser un mouvement» est com-
paré ici à «penser un mouvement».
– La dissection du système nerveux de la grenouille (doc. 4)
permet de rechercher un ou des liens anatomiques entre un
centre nerveux et les muscles. [La dissection peut se limiter
à celle du nerf sciatique sur un arrière-train. Des pattes de
grenouilles surgelées peuvent alors convenir.] L’hypothèse
que les nerfs interviennent dans la transmission de la com-
mande motrice peut ainsi être confortée ou formulée. Les
conséquences d’une atteinte du nerf sciatique chez l’Homme
(doc. 5) permettent de valider l’hypothèse.
Exploitation des documents par les activités
Doc. 1 et 2 (S’informer à partir d’un texte). La
moelle épinière est lésée. Les conséquences sont une
paralysie des deux jambes qui ne lui obéissent plus.
Doc. 1 à 3 (/ S’informer et raisonner pour
conclure). Quand la moelle épinière est lésée, les
muscles des jambes ne fonctionnent plus : elle intervient
dans la commande motrice des muscles. Lors d’un mou-
vement pensé, puis exécuté, des zones du cerveau s’ac-
tivent: il intervient aussi dans la commande motrice.
Doc. 4 et 5 (/ S’informer à partir d’une dis-
section, d’un texte et raisonner pour fournir une explica-
tion). •La dissection montre que le nerf sciatique établit
une liaison anatomique entre la moelle épinière et les
muscles. Chez l’Homme, il se situe au même endroit; si le
nerf est compressé, des difficultés motrices se manifes-
tent. •Le nerf sciatique est donc impliqué dans la trans-
mission de la commande du mouvement.
Doc. 1 à 5 (Construire un schéma fonction-
nel). Voir le schéma complet p. 30 du présent livre.
En conclusion (Communiquer en rédigeant
une synthèse). La commande du mouvement est assurée
par les centres nerveux (cerveau et moelle épinière).
Elle est ensuite transmise aux muscles (effecteurs du
mouvement) par les nerfs.
C
5
C
4
Rai
3
Rai
2
i
1
• Expliquer la commande du fonction-
nement des muscles en réponse à
une stimulation extérieure.
– Établir le rôle des organes du
système nerveux dans la commande
du mouvement.
– Traduire par un schéma la relation
existant entre les organes sensoriels
et les muscles.
/ S’informer sur les conséquences de la lésion d’un organe pour raisonner
et en déduire un de ses rôles. (doc. 1, 2 et 5)
/ S’informer à partir d’images cérébrales et raisonner pour mettre
en évidence un rôle du cerveau. (doc. 3)
/ Réaliser une dissection pour rechercher un lien anatomique. (doc. 4)
/ Construire un schéma fonctionnel présentant la relation anatomique
entre centre nerveux et muscles. (doc. 1 à 5)
CRa
IRe
RaI
RaI
Objectifs méthodologiques de l’unité
Compétences du programme
28
© Belin SVT 4e

Conseils et suggestions
– À l’école primaire, les élèves ont établi qu’un être vivant
reçoit des informations de son environnement grâce à
des organes des sens (voir pp. 88-89 du manuel).
– Après avoir rappelé que les stimulations extérieures (per-
çues par des organes que l’on appelle récepteurs à ce
niveau) peuvent être à l’origine d’une commande motrice
(doc. 1 et 2), cette unité 2 est construite selon la même
approche que l’unité 1: on met en évidence qu’un centre
nerveux, le cerveau, est impliqué dans la perception de l’en-
vironnement (doc. 3: voir les remarques p. 28 du présent
ouvrage sur l’imagerie fonctionnelle), puis on recherche
comment les organes récepteurs transmettent les informa-
tions sensorielles aux centres nerveux.
– Comme dans l’unité 1, on recourt à la dissection d’un
animal pour la recherche du lien anatomique. La tête du
merlan (doc. 4) est un support de choix: son crâne est
relativement transparent, ce qui facilite la dissection.
L’exemple du g lau come ( doc. 5) permet de transposer
l’étude chez l’Homme.
– Le choix a été fait ici de ne pas citer le terme de récep-
teur sensoriel: l’échelle cellulaire peut être abordée dans
le chapitre 2 à propos des effets du bruit sur l’oreille.
– L’intervention d’une stimulation extérieure comme point
de départ d’une réponse motrice sera établie, mais il s’agit
bien d’étudier la commande motrice, et non l’activité réflexe
(hors programme), pour montrer le rôle du système ner-
veux dans la communication entre les organes.
– L’histoire des sciences (voir atelier p. 101) peut être
utilisée pour dégager deux hypothèses concernant la
mise en relation des organes récepteurs et effecteurs,
l’une relative au système nerveux (cerveau et nerfs) et
l’autre à l’appareil circulatoire (cœur et sang).
Exploitation des documents par les activités
Doc. 1 et 2 (S’informer à partir d’une photo-
graphie et raisonner). C’est (probablement) la vision de
la voiture qui est à l’origine de la modification de la trajec-
toire du cycliste (doc. 1) : la stimulation visuelle est à
l’origine de la commande du mouvement; les organes
récepteurs impliqués sont les yeux. L’athlète aveugle
(doc. 2) est guidée par une cordelette et la voix de sa
coéquipière. Il y a donc intervention de stimulations tac-
tiles reçues par la peau et de stimulations auditives
reçues par les oreilles: ce sont respectivement la peau
et les oreilles qui sont les organes récepteurs. Yeux,
oreilles et peau peuvent donc intervenir dans la com-
mande du mouvement.
Doc. 3 (/ S’informer à partir d’images céré-
brales et raisonner). Lorsqu’un Homme voit un objet, par
exemple, des zones s’activent dans son cerveau.
Lorsqu’il entend un son, d’autres zones s’activent. Il y a
donc une activité cérébrale quand l’Homme utilise un de
ses sens. Cela montre que le cerveau est impliqué dans
la perception de l ‘environnement.
Doc. 4 et 5 (/ S’informer à partir d’une
dissection, d’un texte et raisonner pour fournir une expli-
cation). La dissection montre que les nerfs optiques
(chez le merlan) sont en relation, à une de leur extrémité,
au cerveau et, à leur autre extrémité, aux yeux. Ils établis-
sent donc une liaison entre le cerveau et les yeux. Chez
l’Homme, lorsque le nerf optique est détruit, il y a perte de
la vue, donc interruption de l’acheminement des informa-
tions visuelles. Le nerf optique permet donc la transmis-
sion des informations visuelles.
Unité 1 et doc. 1 à 5 (Construire un schéma
fonctionnel). Voir le schéma complet p. 30 du présent
livre.
En conclusion(Communiquer en rédigeant une
synthèse). La commande du mouvement est élaborée
dans les centres nerveux. Ceux-ci prennent en compte les
informations de l’environnement qu’ils reçoivent depuis les
organes récepteurs par l’intermédiaire de nerfs.
C
5
C
4
Rai
3
Rai
2
i
1
2
La perception de l’environnement dans la commande du mouvement
(pp. 94-95 du manuel de l’élève)
• Expliquer la commande du fonction-
nement des muscles en réponse à
une stimulation extérieure.
– Établir le rôle des organes du
système nerveux dans la commande
du mouvement.
– Traduire par un schéma la relation
existant entre les organes sensoriels
et les muscles.
Objectifs méthodologiques de l’unité
Compétences du programme
C• Chapitre 1 • L’organisme en mouvement 29
/ S’informer à partir de photographies pour retrouver les sens impliqués
dans une situation. (doc. 1 et 2)
/ S’informer à partir d’images cérébrales et raisonner pour mettre
en évidence un rôle du cerveau. (doc. 3)
/ Réaliser une dissection pour rechercher un lien anatomique. (doc. 4)
/ S’informer sur les conséquences de la lésion d’un organe pour en déduire
un de ses rôles. (doc. 5)
/ Construire un schéma fonctionnel présentant la relation anatomique
entre centres nerveux et muscles. (doc. 1 à 5)
CRa
RaI
IRe
RaI
RaI
© Belin SVT 4e

Conseils et suggestions
– Le rôle du système nerveux en tant que lien anato-
mique entre les organes récepteurs et les organes effec-
teurs a été établi dans les unités 1 et 2. Cette unité vise
à comprendre comment les divers organes du système
nerveux interviennent dans ce lien.
– Dans la page de gauche, les modalités du transport des
informations sensorielles et des commandes motrices par
les nerfs sont abordées. La notion de message nerveux est
introduite par l’exploitation d’une technique palliative (doc.
1) permettant d’élaborer des messages nerveux sensitifs.
La notion de messages nerveux moteurs est établie par l’ex-
ploitation d’une expérience (doc. 2) à propos de laquelle on
pourra insister sur le rôle essentiel des témoins. La notion
de message nerveux reste intuitive en 4e.
– Page de droite, le lien entre la perception et l’élaboration de
la commande motrice est vérifié à l’aide de l’imagerie céré-
brale (doc. 3: voir p. 28), puis un bilan est construit (doc.
4). Le schéma fonctionnel demandé viendra compléter
ceux construits par les élèves en unité 1 et en unité 2.
– L’atelier p. 100 peut être exploité pour un travail spéci-
fique sur les différentes techniques d’imagerie cérébrale.
– Un logiciel comme MVT-CMD (voir l’atelier B2i p. 101) peut
être utilisé pour construire un schéma bilan, mais l’étude de
la commande motrice doit s’inscrire chez l’Homme, l’animal
étant alors envisagé comme un modèle expérimental.
Exploitation des documents par les activités
Doc. 1 (/ S’informer à partir d’un texte et
conclure). Le nerf optique, le nerf sensitif ici, transmet les
informations depuis la prothèse, sous la forme d’un mes-
sage nerveux sensitif, jusqu’au cerveau qui construit la per-
ception visuelle. Normalement, le message nerveux
sensitif provient de l’organe récepteur, l’œil. Le rôle du nerf
sensitif est donc de transmettre des messages nerveux
sensitifs qui correspondent aux informations sensorielles.
Doc. 2 (/ S’informer à partir des résultats
d’une expérience et conclure). • La 1re expérience est l’ex-
périence témoin: lorsqu’on stimule la patte gauche en la
pinçant, la grenouille répond en fléchissant les deux
pattes. • Lors de 2e, la stimulation est la même mais le nerf
sciatique gauche (nerf moteur du côté de la stimulation)
est sectionné. Il n’y a aucune réponse motrice. Le nerf
sciatique est donc indispensable à la réalisation de la
réponse motrice. • Lors de la 3eexpérience, le nerf scia-
tique gauche est sectionné, la stimulation qui permet l’ap-
parition d’un message nerveux au niveau du bout du nerf,
côté pied, provoque une flexion similaire à la réponse
motrice du témoin. Le nerf sciatique, qui est un nerf
moteur, transmet donc des commandes motrices sous la
forme de messages nerveux moteurs.
Doc. 3 (/ S’informer à partir d’images). Une
stimulation sensorielle entraîne l’activation de zones du
cerveau impliquées dans la perception, puis celle de zones
impliquées dans la commande motrice. (Remarque: ces
différentes zones peuvent en partie se superposer.)
Unités 1 et 2 et doc. 4 (Construire un
schéma fonctionnel).
En conclusion(Communiquer en rédigeant une
synthèse). Le système nerveux met en relation organes
récepteurs et organes effecteurs: les nerfs sensitifs trans-
mettent les informations correspondant aux stimulations
extérieures sous la forme de messages nerveux sensitifs
aux centres nerveux, lesquels élaborent une commande
motrice qu’ils transmettent aux organes effecteurs sous la
forme d’un message nerveux moteur.
C
5
Organe récepteur
(= yeux)
Centre
nerveux Organe effecteur
(= muscles)
Message
nerveux
sensitif
transmis par
un nerf sensitif
Trajet des messages nerveux
De l’organe récepteur à l’organe effecteur.
Message
nerveux
moteur
transmis par
un nerf moteur
C
4
RaI
3
RaI
2
Ra
I
1
30
3
Le système nerveux à l’origine de la commande du mouvement
(pp. 96-97 du manuel de l’élève)
• Expliquer la commande du fonction-
nement des muscles en réponse à
une stimulation extérieure.
– Établir le rôle des organes du
système nerveux dans la commande
du mouvement.
– Traduire par un schéma la relation
existant entre les organes sensoriels
et les muscles.
S’informer sur le rôle des nerfs sensitifs. (doc. 1)
/ S’informer à partir de résultats expérimentaux et raisonner pour identifier
le rôle des nerfs moteurs. (doc. 2)
/ S’informer à partir d’images cérébrales pour vérifier le lien entre perception
et commande motrice. (doc. 3)
/ Construire un schéma fonctionnel présentant la relation anatomique
entre organe récepteur et organe effecteur. (doc. 1 à 4)
CRa
RaI
RaI
I
Objectifs méthodologiques de l’unité
Compétences du programme
© Belin SVT 4e

C• Chapitre 1 • L’organisme en mouvement 31
Lire en étant non-voyant
/S’informer à partir d’une photo et raisonner. Cet exer-
cice réinvestit les connaissances acquises dans l’unité 2
(p. 94). Les élèves doivent identifier un organe récepteur.
Réponses attendues :
a. Le voyant lit grâce à sa vue. Les organes récepteurs de la
vision sont les yeux.
b. Le non-voyant passe l’extrémité de ses doigts sur les
points. Des messages sensitifs sont envoyés vers le cer-
veau qui traduit les informations tactiles en lettres, puis en
mots et en phrases. L’organe récepteur impliqué est la peau.
L’origine de la tétraplégie
Savoir interpréter un texte. Cet exercice réinvestit les
connaissances relatives à l’organisation du système nerveux.
Réponses attendues :
a. Anomalies de la motricité : perte du contrôle des bras et
des jambes. Anomalie de la sensibilité: l’homme ne s’aper-
çoit pas qu’il urine sur lui.
b. La moelle épinière est un centre nerveux qui peut être sec-
tionné par une rupture au niveau des vertèbres. Cela
empêche toute communication nerveuse entre le cerveau et
la moelle épinière d’où partent les nerfs qui sont reliés aux
membres. Il n’y a plus de perception par les membres car les
messages sensitifs ne parviennent plus au cerveau. Les mes-
sages moteurs venant du cerveau ne peuvent plus être ache-
minés non plus, il n’y a plus de mouvement (volontaire).
c. La commande motrice élaborée dans les centres nerveux
est transmise aux effecteurs du mouvement sous la forme
de messages nerveux moteurs par des nerfs moteurs. En
réponse à une modification de l’environnement, l’informa-
tion transmise aux centres nerveux sous la forme de mes-
sages nerveux sensitifs transite par des nerfs sensitifs.
Un mouvement du nouveau-né
Construire un schéma fonctionnel. Cet exercice réin-
vesti les notions acquises dans l’ensemble du chapitre et
une compétence méthodologique particulièrement tra-
vaillée, la réalisation d’un schéma fonctionnel.
Réponses attendues :
a. Stimulation: le contact du doigt de la mère. Organe récep-
teur du toucher : la peau.
b.
Le remplacement d’un organe manquant
Raisonner à partir d’un tableau. L’exercice mobilise des
connaissances nouvelles; c’est l’occasion de rappeler que
tout organe nécessite un apport nutritif (acquis de 5e). La
formulation de l’hypothèse est un moyen de vérifier que le
rôle des nerfs est bien assimilé.
Réponses attendues :
a. La perte d’un organe tel que la main entraîne une perte de
sensibilité tactile et de la capacité de préhension.
b. Greffe: l’organe provient d’un autre individu; réimplanta-
tion: l’organe provient de l’individu lui-même.
c. Le sang apporte aux organes dioxygène et nutriments.
Rétablir la circulation sanguine est donc indispensable.
d. Si la sensibilité et la motricité ont été rétablies, c’est que les
messages nerveux sensitifs peuvent être transmis de l’organe
greffé ou implanté vers un centre nerveux et inversement pour
les messages moteurs. On peut donc supposer que les nerfs
ont repoussé (ou se sont soudés).
Interpréter une expérience
Exercice guidé : voir le corrigé p. 220 du manuel de l’élève.
Réponses attendues pour l’exercice d’application:
a. Avant la section, la sensibilité est normale de chaque côté
du corps; après la section, elle a totalement disparu du côté
de la section (gauche). Les messages nerveux sensitifs prove-
nant de la partie gauche du corps sont donc interrompus par la
section. Les messages nerveux sensitifs passent par la racine
dorsale qui a été coupée. Avant la section, la partie gauche du
corps réalise des mouvements. Après la section, la partie
gauche du corps conserve cette capacité. Les messages ner-
veux moteurs ne sont pas interrompus par la section, ils ne
passent donc pas par la racine dorsale.
b. La racine dorsale transporte des messages nerveux sen-
sitifs, elle a donc le même rôle qu’un nerf sensitif.
98
Ra
7
Stimulation
tactile
Organe
récepteur
= peau
Centre
nerveux =
moelle épinière
et cerveau
Organe
effecteur =
muscles
de la main
Message nerveux
sensitif transmis
par un nerf sensitif
Message nerveux
moteur transmis
par un nerf moteur
Trajet des messages nerveux
De la stimulation tactile au mouvement d'agrippement.
Re
6
i
5
Rai
4
(pp. 102-104 du manuel de l’élève)
Les corrigés de la rubrique «Je vérifie mes connaissances» (p. 102 du manuel de l’élève) et le corrigé de l’exercice
guidé (p. 104) se trouvent à la fin du manuel élève (p. 220). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique
«J’applique mes connaissances» et de l’exercice d’application de la rubrique «Je m’entraîne seul».
© Belin SVT 4e